2.1G 네트워크에서 3.5GHz와 5GHz 주파수 대역의 성능 비교

추상

W이동통신망의 지속적인 발전으로 인해 사업자들은 고주파, 중주파, 저주파 대역 자원을 보유하고 있습니다. 무선 주파수 스펙트럼 자원은 귀중한 전략적 자원이며, 스펙트럼 자원을 합리적이고 효율적으로 사용하는 방법은 사업자의 주요 관심사입니다.

C현재 2.1GHz 및 3.5GHz 주파수 대역은 5G 네트워크 배포를 위한 주류 주파수 대역입니다. 본 글에서는 링크 버짓과 필드 테스트 관점에서 2.1GHz와 3.5GHz 대역의 커버리지 성능을 비교하고, 커버리지 성능과 서비스 용량의 차이를 자세히 분석한다. 또한 3.5GHz 주파수 대역을 독립적으로 배치할 때의 단점과 2.1GHz 주파수 대역을 재사용함으로써 후속 네트워크 배치의 효율성이 향상된다는 점을 주장합니다. 또한 Shandong Unicom의 기존 네트워크 현황을 기반으로 해당 구축 전략을 제시하여 향후 5G 네트워크 구축을 위한 중요한 기반을 제공합니다.

01 개요

W5G 라이선스 발급으로 중국 5G 네트워크 상용화가 본격화됐다. 산업정보기술부는 차이나유니콤에 3.5G용 5GHz 주파수 대역 사용을 허가했다. 3.5GHz 주파수 대역은 전 세계적으로 업계 최고의 지원을 받지만 고주파수로 인해 신호 감쇠가 더 빨라집니다. 5GHz 주파수 대역에 3.5G 네트워크를 구축하려면 더 많은 기지국을 추가해야 하므로 해당 장비 및 인프라에 대한 투자가 훨씬 더 높아집니다. 고품질의 경쟁력 있는 5G 네트워크를 저렴한 비용으로 구축하는 것은 China Unicom이 직면한 중요한 문제가 되었습니다.

T차이나유니콤과 차이나텔레콤의 5G 네트워크 공동 구축 및 공유 계획은 5G 네트워크 구축에 기회를 가져왔다. 현재 차이나유니콤의 3G 네트워크는 15GHz 주파수 대역에서 2.1MHz 대역폭을 갖고 있고, 4G 네트워크는 10GHz 주파수 대역에서 2.1MHz 대역폭을 갖고 있다. China Telecom의 4G 네트워크는 20GHz 주파수 대역에서 2.1MHz 대역폭을 사용합니다. China Unicom과 China Telecom은 45GHz 주파수 대역에서 총 2.1MHz의 대역폭을 가지며, 추가 10MHz 대역폭은 할당되지 않은 상태로 남아 있습니다. 사용이 승인되면 China Unicom과 China Telecom은 55GHz 주파수 대역에서 총 2.1MHz의 대역폭을 갖게 됩니다. 무선 주파수 스펙트럼 자원은 귀중한 전략적 자원이며, 2.1G 네트워크에서 3.5GHz 및 5GHz 주파수 대역을 합리적이고 효율적으로 활용하는 것이 사업자의 주요 관심사입니다. 이 기사에서는 링크 예산과 현장 테스트를 결합하여 2.1GHz 및 3.5GHz 주파수 대역의 커버리지 성능과 서비스 용량을 비교 및 ​​분석하여 3.5GHz 주파수 대역의 독립적 배포의 단점과 재사용을 통한 후속 네트워크 배포의 효율성 향상을 보여줍니다. 2.1GHz 주파수 대역. 또한 Shandong Unicom의 기존 네트워크 현황을 기반으로 해당 구축 전략을 제안하여 향후 5G 네트워크 구축에 중요한 기반을 제공합니다.

02 2.1GHz 및 3.5GHz 주파수 대역의 커버리지 성능에 대한 이론적 분석

A3GPP 프로토콜에 따르면, B42 대역은 3.5GHz 주파수 대역에 해당하고, B1 대역은 2.1GHz 주파수 대역에 해당하고, B3 대역은 1.8GHz 주파수 대역에 해당하고, B41 대역은 2.6GHz 주파수 대역에 해당합니다. . 3.5GHz 주파수 대역의 파장은 2.1GHz 주파수 대역의 파장보다 짧아서 2.1GHz 주파수 대역에 비해 자연 침투, 회절, 산란 능력이 떨어져 단말 측 업링크 커버리지가 부족해지는 결과를 낳는다.

U기존 네트워크의 B3 대역(1.8GHz 주파수 대역)을 기준점으로 1.8GHz, 3.5GHz, 2.1GHz, 2.6GHz 주파수 대역에 대한 이론적 링크 버짓 값을 계산하였다. 업링크 링크 버짓 결과를 비교하면 3.5GHz 주파수 대역의 업링크 성능은 7.7GHz 주파수 대역(2.1T4R)에 비해 4dB, 4.2GHz 주파수 대역에 비해 2.6dB 나쁜 것으로 나타났다.

표 1은 업링크 링크 예산 결과를 보여줍니다.

B위 분석에 따르면, 3.5GHz 주파수 대역은 5GHz 주파수 대역에서 2.1G 네트워크를 독립적으로 구축한 경우에 비해 업링크 커버리지가 열악한 것으로 나타났습니다.

03 2.1GHz 및 3.5GHz 주파수 대역의 업링크 커버리지 성능 현장 테스트

T웨이팡시 개발구에 있는 구더스퀘어(GuDe Square) 기지국이 테스트 대상으로 선정되었습니다. 현재 2.1GHz 주파수 대역을 지원하는 NR 단말이 없기 때문에, 2.1GHz와 4GHz 주파수의 업링크 커버리지 성능을 비교하기 위해 4GHz 3.5T64R LTE 장비와 3.5GHz 2.1TR NR 장비를 동일 스테이션에 배치해 현장 테스트를 진행했다. 밴드.

3.1 테스트 매개변수 설정

a) 동일한 높이, 방위각, 다운틸트 각도 및 기타 매개변수를 사용하여 2.1GHz 4T4R LTE 장비와 3.5GHz 64TR NR 장비를 동일한 스테이션에 배포합니다. 테스트 중에는 주변 기지국을 일시적으로 차단하고 송신 전력을 조정하여 주 측정 셀의 적용 범위를 500미터 이상으로 확장했습니다.

표 2는 테스트된 기지국의 물리적 매개변수를 보여줍니다.

b) 3.5GHz 기지국의 구성은 다음과 같습니다. 전력은 200W로 설정되고, SSB-RS 매개변수는 17.8dBm으로 설정되며, NR 하향링크 중심 반송파 주파수는 3,550MHz이고 대역폭은 100MHz이며, 하향링크 대 상향링크 슬롯 비율은 7:3입니다. SA 단말 안테나 구성에는 2T4R이 필요하며, 최대 전송 전력은 26dBm입니다. 2.1GHz 기지국의 구성은 다음과 같습니다. 전력은 4x40W로 설정되고, CRS RS 매개변수는 21.2dBm으로 설정되며, SA 단말 안테나 구성에는 1T4R이 필요하며, 최대 전송 전력은 23dBm입니다.

3.2 테스트 설명

T2.1GHz 및 3.5GHz 주파수 대역의 적용 범위를 테스트했습니다. 2.1GHz 및 3.5GHz 주파수 대역에서 동일한 메인 로브 방향, 높이, 방위각, 다운틸트 각도(전자 다운틸트 포함) 및 전력 스펙트럼 밀도를 갖는 섹터가 테스트를 위해 선택되었습니다. 다음 그림은 관련 CQT 및 DT 테스트 경로의 개략도를 보여줍니다.

그림 1의 테스트 경로에 대한 개략도

연속 실외 담요 커버리지 영역 구동 테스트(DT 테스트)의 요구 사항은 다음과 같습니다.

a) 2개의 터미널을 자동차의 책상이나 좌석에 나란히 배치하고 각각 3.5GHz와 2.1GHz로 고정하여 전체 버퍼 FTP 업링크 서비스를 시작하고 유지합니다.

b) 네트워크 관리 측은 테스트 기간 동안 메인 테스트 셀의 업링크 노이즈 플로어 등 실시간 정보를 기록해야 한다.

c) 테스트 차량은 테스트 터미널과 주행 테스트 도구를 탑재하여 메인 테스트 셀 내 도로를 횡단하면서 미리 결정된 경로(5km/h를 초과하지 않음)를 따라 천천히 이동하며 테스트 시간은 1시간 이상이어야 합니다.

d) 서비스 연결이 끊어지면 연결 끊김 정보를 기록하고 근처의 데이터 서비스를 다시 시작한 후 드라이브 테스트를 계속하십시오.

e) 드라이브 테스트 소프트웨어는 전체 테스트 과정에서 요구 사항에 따라 실시간으로 LOG 데이터를 기록해야 합니다.

딥 커버리지 CQT 테스트를 수행할 때 7G 및 3.5G 셀의 메인 로브 법선 방향에서 가까운 방향에서 먼 방향으로 2.1개 이상의 건물을 CQT 테스트 건물로 선택하여 해당 건물이 베이스에서 500m 떨어져 있을 때까지 그림 2와 같이 스테이션에 액세스할 수 없거나 액세스할 수 없습니다.

그림 2의 CQT 테스트 포인트 선택

a) 테스트 대상 건물별로 고층, 중층, 저층을 선정해 테스트하며, 1층, 3층, 5층을 우선적으로 테스트한다.

b) 2개의 터미널을 나란히 배치하고 각각 3.5GHz 및 2.1GHz로 잠그고 건물 내 각 테스트 지점에서 전체 버퍼 FTP 업링크 서비스를 시작하고 실내 경로를 통과하며 최소 1분 동안 서비스를 유지합니다. 시험 건물 내 접근을 완료할 수 없는 경우, 상세한 시험 현상을 기록해야 합니다.

c) 동일한 안테나 높이와 하향 기울기 각도를 유지하고, 두 개의 주 테스트 셀을 시계 방향으로 30도 회전시킨 후(필요에 따라 인접한 셀을 조정함), 동일한 테스트 경로를 따라 원래 테스트 위치에서 단계(b)를 반복합니다.

3.3 커버리지 능력 CQT 테스트

2.1G와 3.5G에서 단일 셀에 대한 업링크 커버리지 CQT 테스트의 비교 결과는 그림 3에 나와 있습니다.

그림 3의 CQT 테스트 결과

A그림 3의 테스트 결과에 따르면 셀 엣지 커버리지(LTE RSRP<-105dBm) 조건에서 2.1G 대역의 대략적인 커버리지 확률은 94%인 반면, 3.5G 대역의 경우에는 31%이다. Deep Coverage 테스트의 경우 3.5G 대역의 RSRP 값이 6G 대역에 비해 7~2.1dB 낮아 Deep Coverage 측면에서 3.5G 대역의 성능이 2.1G 대역에 비해 열등한 것으로 나타났다.

3.4 커버리지 능력 DT 테스트

In DT 테스트 데이터 분석에서는 LTE 2.1G 휴대폰과 NR 3.5G 휴대폰이 같은 위치에 위치하면서 셀 내에서 동시에 총괄 커버리지 테스트를 진행한다. 비교 분석을 위해 동일한 위치의 LTE 요금과 NR 요금을 LTE RSRP에 따라 정규화했습니다.

F또는 기존 네트워크의 2.1G 및 3.5G 주파수 대역에 대한 실제 도로 커버리지 테스트, 메인 로브 법선 방향, 장착 높이, 방위각, 다운틸트 각도(전기 다운틸트 포함) 및 전력 스펙트럼 밀도가 동일한 섹터가 모두 선택됩니다. 2.1G 및 3.5G 주파수 대역. DT 테스트 궤적 결과는 그림 4에 나와 있습니다.

그림 4: 4DT 테스트를 위한 적용 범위 상황 맵

B도로 테스트 데이터 RSRP 비교 분석에 따르면 2.1G 주파수 대역 테스트의 평균 신호 강도는 -97dBm인 반면, 3.5G 주파수 대역 테스트의 경우 -105dBm입니다. 또한 3.5G 주파수 대역 테스트 중 일부 지역에서 네트워크 중단이 발생하는 심각한 문제가 있습니다.

A적용 범위 거리가 증가하면 가시선이 아닌 시나리오에서 3.5G의 신호 감쇠는 2.1G의 신호 감쇠보다 더 큽니다. 또한, 커버리지 거리가 확장됨에 따라 두 대역 사이의 신호 강도 차이가 계속해서 증가하고 있습니다. 데이터 분석은 그림 5에 나와 있습니다.

5DT 테스트의 신호 강도와 커버리지 거리에 대한 비교 분석은 그림 5에 나와 있습니다.

A그림 5의 데이터 분석에 따르면, 커버리지 거리가 상대적으로 가까울 때 가시선 시나리오에서 3.5G의 신호 수신 강도는 2.1G와 약 7dB 정도 차이가 나는 것을 확인할 수 있습니다. 그러나 시야 거리가 더 먼 경우, 가시선이 아닌 시나리오에서는 둘 사이의 신호 강도 차이가 약 14dB입니다.

F또한 셀 가장자리에서 3.5G 및 2.1G의 커버리지 상황에 대한 분석이 그림 6에 나와 있습니다.

그림 6: 소형 셀의 6DT 테스트를 위한 엣지 커버리지 분석

T그림 6을 분석하면 셀 가장자리에서 1Mbit/s의 속도에서 2.1G의 수신 신호는 -115dBm이고 3.5G의 경우 -106dBm임을 알 수 있습니다. 따라서 실제 네트워크 환경에서 LTE 2.1G와 NR 3.5G의 커버리지 차이는 9dB이다.

A 업링크 속도를 비교 분석한 결과, 신호 강도가 -98dBm일 때 3.5G NR의 업링크 속도가 2.1G 주파수 대역의 업링크 속도보다 훨씬 높은 것으로 나타났습니다.

스몰 셀 및 7T4R 4G NR 음성 지원 기능에서 2.1DT 테스트를 위한 업스트림 속도 비교 분석

04 4T4R 2.1G NR 음성 지원 성능 분석

AChina Unicom과 China Telecom 간의 공동 구축 및 공유 원칙이 확립됨에 따라 음성 전달 솔루션은 점차 VoNR 방향으로 발전하고 있습니다. NSA 네트워킹 단계에서는 VoLTE를 통해 음성을 China Unicom 또는 China Telecom의 LTE 네트워크에 유연하게 할당할 수 있습니다. SA 네트워킹 단계에서는 처음에 EPS를 통해 LTE 네트워크로 폴백한 후 2.1G 주파수 대역에서 VoNR 기능을 원활하게 활성화할 수 있습니다.

BVoLTE와 WCDMA 망의 음성 전달을 비교하고 MOS 값과 RSRP 데이터를 분석한 결과, 2.1G 주파수 대역에서 VoNR의 음성 품질이 WCDMA 망보다 우수하다는 것을 알 수 있습니다.

05   2.1G 및 3.5G 적용에 대한 권장 사항

B이전 분석에 따르면 2.1G 주파수 대역이 3.5G 주파수 대역의 용량과 커버리지를 효과적으로 향상시킬 수 있다는 것이 분명합니다. 그러나 2.1G 주파수 대역의 대역폭은 3.5G 주파수 대역만큼 풍부하지 않으며 3.5G NR 장치 산업 체인은 상대적으로 성숙합니다. 포괄적인 분석을 통해 2.1G 및 3.5G 주파수 대역 적용에 대해 다음과 같은 결론과 권장 사항을 도출할 수 있습니다.

a) 2.1G NR 장치 산업 체인의 미성숙으로 인해 지속적인 커버리지를 달성하기 위해 3.5G 네트워크를 5G 네트워크 초기 구축의 기반으로 사용하는 것이 좋습니다. 이어서, 2G와 3G 네트워크의 축소 및 폐지를 가속화하고, 2.1G 주파수 대역을 적시에 재육성하여 고주파와 저주파가 조화된 차별화된 5G 네트워크를 구축하는 노력이 이루어져야 합니다.

b) 2.1G와 3.5G 주파수 대역의 하이브리드 네트워킹은 고품질 5G 네트워크를 구축하기 위한 중요한 접근 방식입니다. 2.1G 주파수 대역은 추가 업링크 용량과 확장된 딥 커버리지를 제공할 수 있습니다. 구축 요구에 따른 유연한 네트워킹을 통해 사용자 인식을 제고하고 차이나유니콤의 브랜드 영향력을 높일 수 있습니다.

c) 3G/4G/5G 혼합 모드 네트워킹은 기존 네트워크 장비의 소프트웨어 업그레이드를 활용해 5G 서비스를 구현함으로써 5G 네트워크 구축 비용을 절감하고 기존 네트워크 장비 성능의 활용도를 극대화할 수 있다. 또한 후속 네트워크 구조 조정을 위한 전제 조건을 제공합니다.

06   맺음말

T그의 기사에서는 링크 예산과 현장 테스트 관점에서 2.1G와 3.5G 주파수 대역의 커버리지 성능을 비교 분석했습니다. 3.5G 주파수 대역에서 신호 감쇠가 더 큰 것으로 나타났으며, 깊은 커버리지 측면에서는 3.5G 주파수 대역의 성능이 2.1G 주파수 대역보다 열등한 것으로 나타났습니다. 동일한 에지 속도에서 3.5G 주파수 대역의 업링크 커버리지는 9G 주파수 대역보다 2.1dB 더 나쁩니다. 이론적 분석과 현장 테스트를 통해 2.1G 주파수 대역이 3.5G 주파수 대역의 용량과 적용 범위를 효과적으로 향상시킬 수 있음이 발견되었습니다. 2.1G 네트워크용 3.5G 및 5G 주파수 대역의 하이브리드 네트워킹은 업링크 커버리지 기능을 향상시켜 5G 산업 애플리케이션의 업링크 용량 및 대기 시간 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 2.1G를 지원하기 위해 기존 5G 주파수 대역과 장비를 재육성하는 것은 5G 네트워크 구축을 가속화하고, 구축 자원 투입을 줄이고, 구축 난이도를 낮추어 5G 네트워크 구축 효율성을 향상시키는 중요한 수단이 될 수 있습니다.

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